一种纯电动船用超级锂电容电池管理系统平衡装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种纯电动船用超级锂电容电池管理系统平衡装置，包括数字控制器、动力锂电池组、电池管理系统，所述动力锂电池组由N节依次串联的锂电池组成，所述电池管理系统与每节锂电池相连，所述数字控制器与电池管理系统相连，所述数字控制器还与能量转移装置相连，所述能量转移装置在数字控制器的控制下将动力锂电池组中容量较多的锂电池的能量转移到动力锂电池组中容量较少的锂电池中。本发明专利技术能够使得系统内各个电池容量保持均衡。

A balancing device for pure electric marine super lithium capacitor battery management system

The invention relates to a pure electric marine super lithium capacitor battery management system balancing device, including a digital controller, a power lithium battery group and a battery management system. The power lithium battery group is composed of a lithium battery in series in series with the N section. The battery management system is connected with each lithium battery, the digital controller and the battery tube. The digital controller is also connected with the energy transfer device, and the energy transfer device transfers the energy of the lithium battery with more capacity in the power lithium battery group to the lithium battery with less capacity in the power lithium battery group under the control of the digital controller. The invention can keep the battery capacity of the system balanced.

【技术实现步骤摘要】
一种纯电动船用超级锂电容电池管理系统平衡装置
本专利技术涉及电动船电源管理
，特别是涉及一种纯电动船用超级锂电容电池管理系统平衡装置。
技术介绍
纯电动船在不同的用途、不同载重吨位、不同航速以及不同续航里程的条件下，其所配置的动力锂电池数量差异是非常大的。在考虑与燃油船相匹配的前提下，大多数的船舶电池使用量在100节乃至5000多节的使用量。本专利技术的专利技术人发现面对如此之大的电池使用量，只能强化对电池单体管理，保证电池使用容量的一致性，切实采用有效的技术手段，做到大数量电池下的容量均衡，其它没有办法可循。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种纯电动船用超级锂电容电池管理系统平衡装置，能够使得系统内各个电池容量保持均衡。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种纯电动船用超级锂电容电池管理系统平衡装置，包括数字控制器、动力锂电池组、电池管理系统，所述动力锂电池组由N节依次串联的锂电池组成，所述电池管理系统与每节锂电池相连，所述数字控制器与电池管理系统相连，所述数字控制器还与能量转移装置相连，所述能量转移装置在数字控制器的控制下将动力锂电池组中容量较多的锂电池的能量转移到动力锂电池组中容量较少的锂电池中。所述能量转移装置包括超级锂电容、逆变转换器、数位开关控制矩阵、电池单体开关和极性转换开关；所述电池单体开关共有N+1个并依次排序，所述N+1个电池单体开关的一端依次分别连接在串联的动力锂电池的各个节点上，其中，序号为奇数的电池单体开关的另一端与第一母排相连，序号为偶数的电池单体开关的另一端与第二母排相连，所述极性转换开关包括第一正极性开关、第二正极性开关、第一负极性开关和第二负极性开关，所述第一正极性开关的一端和第一负极性开关的一端均与第一母排相连，所述第二正极性开关的一端和第二负极性开关的一端均与第二母排相连，所述第一正极性开关的另一端和第二正极性开关的另一端与超级锂电容的一端相连，所述第一负极性开关和第二负极性开关的另一端与超级锂电容的另一端相连；所述超级锂电容还通过与数字控制器相连的逆变转换器与动力锂电池组相连；所述数字控制器通过数位开关控制矩阵连接电池单体开关和极性转换开关。所述逆变转换器为DC/DC处理单元。所述电池单体开关为FATMOS构成的直接联接式电子开关。所述数字控制器采用DSP和FPGA实现。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术通过BMS电池管理系统找出最高容量单体电池和最低容量单体电池，利用控制开关，将有多于部份电池容量取下，这部分容量将被传递至超级锂电容上后，再传递至缺少容量的锂电池上，从而使得系统内各个电池容量保持均衡。附图说明图1是本专利技术的结构方框图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术的实施方式涉及一种纯电动船用超级锂电容电池管理系统平衡装置，如图1所示，包括数字控制器、动力锂电池组、电池管理系统，所述动力锂电池组由N节依次串联的锂电池组成，所述电池管理系统与每节锂电池相连，所述数字控制器与电池管理系统相连，所述数字控制器还与能量转移装置相连，所述能量转移装置在数字控制器的控制下将动力锂电池组中容量较多的锂电池的能量转移到动力锂电池组中容量较少的锂电池中。其中，所述能量转移装置包括超级锂电容、逆变转换器、数位开关控制矩阵、电池单体开关和极性转换开关；所述电池单体开关共有N+1个并依次排序，所述N+1个电池单体开关的一端依次分别连接在串联的动力锂电池的各个节点上，其中，序号为奇数的电池单体开关的另一端与第一母排相连，序号为偶数的电池单体开关的另一端与第二母排相连，所述极性转换开关包括第一正极性开关、第二正极性开关、第一负极性开关和第二负极性开关，所述第一正极性开关的一端和第一负极性开关的一端均与第一母排相连，所述第二正极性开关的一端和第二负极性开关的一端均与第二母排相连，所述第一正极性开关的另一端和第二正极性开关的另一端与超级锂电容的一端相连，所述第一负极性开关和第二负极性开关的另一端与超级锂电容的另一端相连；所述超级锂电容还通过与数字控制器相连的逆变转换器与动力锂电池组相连；所述数字控制器通过数位开关控制矩阵连接电池单体开关和极性转换开关。所述数字控制器由DSP+FPGA器件构成，以此构成本系统装置的核心要件，本核心部件完成嵌入式内部网络以及与数据总线的联接，并由网络系统实现与外部系统的联接。数字控制器向BMS电池管理系统提取数据，将每一次循环采集获得的数据进行比较分析，确定所需要处理的单体电池：原则上是具有最高容量和最低容量的二个单体电池，该二个单体电池将作为本次处置的选择对象，通过计算还获得需要转移的能量数。数字控制器根据这一信息，确定转移能量的起始容量数量和终止容量数量，依照这一数量，完成对逆变转换器的控制，以获得合适的初始容量。通过所联接的数位开关控制矩阵，发出所确定的具体开关位置。一个能量转移过程在毫秒级的时间段内即可完成，完成能量转移后的测量值，通过BMS电池管理系统再次得以修正。系统因此可以进入下一个轮次的循环，周而复始进行下去，直到将所有单体电池能量获得新的平衡。动力锂电池组由B1～Bn-1的电池，构成的电池组，是本系统需要平衡的对象，n的取值是取决于电池管理系统芯片的处理能力，本实施方式中，BMS电池管理系统的芯片解析能力是12个，因此取n＝13。值得一提的是，本系统可以对12、24、36，48等电池数进行平衡管理，随着芯片的更新，其数量是可以变更。BMS电池管理系统通过前后13根联接线，完成对12节电池的数据采集，采集参数为单体电池的电压和电流，通过计算所获得单体电池的电量。本装置所获得的参数通过内部网络完成向数字控制器的数据传输，由数字控制器对这些参数进行比较分析，做出相应的操作处理。数字控制器在完成数据分析后，即确定了本周期中所需完成的能量转移目标，在本实施方式中，假设系统经过比较分析后，需要将锂电池B2的多余能量转移到锂电池B5中去，实现本轮的能量平衡。数字控制器则依照所设置的时序，通过数位开关控制矩阵完成对电池单体开关K2、K3和K5、K6的操作开通。为了获得正确的电压极性，在配合上述动作时，还需要通过数位开关控制矩阵控制极性开关以进行辅助。配合平衡过程，本次操作的时序如下(注：未提及的开关均处于断路状态)：①、极性开关KJ2+、KJ1-闭合：为取锂电池B2上的能量获得正确的电压极性(保持)。②、单体电池开关K2、K3闭合：开通锂电池B2的联接，此时，能量通过逆变转换器传递至超级锂电容，完成后即断开所有开关。③、单体电池开关K5、K6闭合：开通锂电池B5的联接(保持)。④、极性开关KJ1+、KJ2-闭合：为给锂电池B5上传输能量获得正确的电压极性。以上四个通断过程即为完成电池一对一的能量传递，此类的动作将周而复始，直到将所有电池处于平衡状态为止。上述过程即为数位开关控制矩阵的操作流程。逆变转换器采用DC/DC处理单元，完成将12节电池的能量取出所需的部份本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纯电动船用超级锂电容电池管理系统平衡装置，包括数字控制器、动力锂电池组、电池管理系统，所述动力锂电池组由N节依次串联的锂电池组成，所述电池管理系统与每节锂电池相连，所述数字控制器与电池管理系统相连，其特征在于，所述数字控制器还与能量转移装置相连，所述能量转移装置在数字控制器的控制下将动力锂电池组中容量较多的锂电池的能量转移到动力锂电池组中容量较少的锂电池中。

【技术特征摘要】
1.一种纯电动船用超级锂电容电池管理系统平衡装置，包括数字控制器、动力锂电池组、电池管理系统，所述动力锂电池组由N节依次串联的锂电池组成，所述电池管理系统与每节锂电池相连，所述数字控制器与电池管理系统相连，其特征在于，所述数字控制器还与能量转移装置相连，所述能量转移装置在数字控制器的控制下将动力锂电池组中容量较多的锂电池的能量转移到动力锂电池组中容量较少的锂电池中。2.根据权利要求1所述的纯电动船用超级锂电容电池管理系统平衡装置，其特征在于，所述能量转移装置包括超级锂电容、逆变转换器、数位开关控制矩阵、电池单体开关和极性转换开关；所述电池单体开关共有N+1个并依次排序，所述N+1个电池单体开关的一端依次分别连接在串联的动力锂电池的各个节点上，其中，序号为奇数的电池单体开关的另一端与第一母排相连，序号为偶数的电池单体开关的另一端与第二母排相连，所述极性转换开关包括第一正极性开关、第二正极性开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆政德，帅鸿元，
申请(专利权)人：上海瑞华集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31